[实用新型]无冲击滚珠丝杠辅助支撑装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控机床领域，特别涉及一种用于长跨距滚珠丝杠的辅助支撑装置。

背景技术

滚珠丝杠作为一种螺旋传动装置具有精密、高效、平稳、长寿命等优点，其可将直线运动与回转运动相互转换，同时还具有力的放大作用，即将小的旋转力(力矩)放大成为大的推力，因此被广泛应用在高档数控机床惯。但当滚珠丝杠超过5m时(例如龙门镗铣加工中心的X直线进给轴)，滚珠丝杠将会由于自身重力或者旋转时较大的惯性力作用而产生较大的变形，从而导致丝杠副运动时产生明显的抖动和噪声，不仅会缩短支撑轴承和丝杠本身的使用寿命，而且还会降低机床运动精度和加工精度，影响机床的使用。

如图1所示，一般的斜面压板的倾角为α，压板斜面触碰第二滚轮时总会产生一定的冲击，冲击主要发生在滚轮与压板斜面即将接触和脱离接触时的瞬间。设压板随丝杠螺母做直线运动的方向为x，压板的运动速度为D米/分钟，滚轮的运动方向为z，假设滚轮的压缩行程为A毫米，滚轮和压板在t₁时刻开始接触，此时压板运动到位置x₁处，滚轮在z向的位移为0；在t₂时刻压板运动到位置x₂处，此时滚轮被压缩到极限位置，即滚轮在z向的位移为A；在t₃时刻滚轮开始释放，并与压板的斜面开始接触，此时压板运动到位置x₃处；在t₄时刻滚轮开始脱离压板，此时压板运动到位置x₄处，滚轮在z向的位移恢复为零。滚轮相对于压板在x向的运动可用如下方程表示：

z＝(1000/60×D×t

滚轮相对于压板在z向的运动可用如下方程表示：

联立上面两式即可得到斜面压板的轨迹方程。上式滚轮相对于压板在z向的运动对t分别求一次和二次导数，可得滚轮相对于压板在z向运动的速度和加速度方程为：

将上述滚轮相对于压板在z向的运动位移、速度、加速度绘制成曲线如图2所示，可以看出在t₁、t₂、t₃、t₄时刻z不可导，即位移连续，速度有突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构将产生极大的冲击，此冲击即为刚性冲击。为减小或消除冲击，需要寻求新的方法来对压板进行设计。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的冲击问题，本实用新型提供一种无冲击滚珠丝杠辅助支撑装置，所述滚珠丝杠具有设置在丝杠螺母上且跟随所述丝杠螺母同步直线运动的移动部件，其特征在于，包括：

设置于所述移动部件底面上的曲面压板；

固定设置于机床床身上且位于所述滚珠丝杠下方的架体；

和所述架体通过弹性部件连接的连接板，以使所述连接板能够朝向或远离所述架体运动；

设置于所述连接板上的用于从所述滚珠丝杠下方对其进行支撑的第一滚轮；

设置于所述连接板上的第二滚轮，所述曲面压板和所述第二滚轮具有非接触状态和接触状态：

当二者处于非接触状态时，所述弹性部件处于舒张状态，所述第一滚轮和所述滚珠丝杠相互接触，以支撑所述滚珠丝杠；

当二者处于接触状态时，所述弹性部件处于压缩状态，所述第二滚轮在二者相互接触的过程中始终无速度的突变，也无加速度的突变，所述第一滚轮未和所述丝杠螺母相互接触。

本实用新型在连接板与架体之间设置有弹性部件，一般工作状态下，在弹簧回复力的作用下使得固定在连接板上的第一滚轮和滚珠丝杠充分接触，起到辅助支撑的作用。当丝杠螺母即将通过辅助支撑装置时，第二滚轮在曲面压板的作用下连同连接板和第一滚轮一起向着远离丝杠的方向运动，弹性部件被压缩，第一滚轮脱离与滚珠丝杠，使丝杠螺母顺利、平稳地通过辅助支撑装置。丝杠螺母通过辅助支撑装置之后，第二滚轮沿曲面压板逐渐恢复至初始状态，弹性部件逐渐恢复至舒张状态，使得第一滚轮重新恢复对丝杠支撑。第二滚轮和曲面压板的接触过程中始终无速度的突变(无刚性冲击)，也无加速度的突变(无柔性冲击)。

在本实用新型的一些实施方式中，所述曲面压板和所述第二滚轮由非接触状态进入接触状态或者由接触状态进入非接触状态时，所述第一滚轮在朝向或远离所述架体方向的运动速度和加速度均无突变。

在本实用新型的一些实施方式中，所述第一滚轮的旋转方向和所述滚珠丝杠的旋转方向相反；所述第二滚轮的旋转方向和所述丝杠螺母的移动方向相同。